Диссертация (1150323), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Их содержание в цементе не должно превышать 1 % по весу [2].Бетоны на основе неорганических вяжущих веществ, представляют собойискусственные строительные конгломераты, получаемые в результате твердениярациональной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной бетоннойсмеси [1].10Для улучшения технических характеристик бетонных смесей вводятразличные добавки [6].Добавкипредставляютсобойреагентыкакорганического,такинеорганического строения. Они вводятся в состав бетона, как правило, с водойзатворения и могут иметь жидкое, твердое или пастообразное состояние [6].В ряде случаев в качестве добавок для бетонов используют химическиепродукты с постоянным нормируемым соответствующими нормативнымидокументами составом.
Это могут быть соли, кислоты, щелочи и другие продуктыхимического производства. Назначение добавок весьма разнообразно. Ихколичество составляет более 300 наименований. В стадии исследования ипромышленного испытания находятся около 1000 наименований добавок [6].Известно, что противоморозные добавки вводятся в бетоны, используемыепри среднесуточных температурах от 0 до –30 ºС.
Введение противоморозныхдобавок является технологически наиболее простым, удобным и экономическивыгоднымспособомзимнегобетонирования.Онсущественновыгоднееальтернативных способов электрообогрева, парообогрева и электропрогрева.Противоморозные добавки делятся на две основные группы. Перваягруппа – это добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона.К ним относятся: NaNO2, NaCl, водный аммиак, многоатомные спирты. Вторая –добавки, совмещающие антифризные свойства и способность сильно ускорятьпроцессы схватывания и твердения бетонов [6]. К ним относятся: K2CO3, смесьCaCl2 и NaCl, смесь Ca(NO3)2 или Ca(NO2)2 и NaNO2, смесь Ca(NO3)2 или Ca(NO2)2и карбамид.Столь широкая номенклатура химических добавок для раствора и бетонаобусловлена в большинстве случаев стремлением использовать для улучшениясвойств бетона, снижения расхода цемента или уменьшения энергетическихзатрат при производстве железобетона, различных отходов и попутных продуктовмногих отраслей промышленности.
С другой стороны, необходимость поиска всеновыхдобавокобуславливаетсяизбирательнымхарактеромихмодифицирующего эффекта, который зависит не только от химического состава11добавок, но и от химического и минералогического состава цемента, тонкости егопомола [6].Нельзя не отметить ещё один класс технологических добавок –интенсификаторыпомола,которыепредставленырядомазотсодержащихорганических соединений: триэтаноламин, диэтаноламин, моноэтаноламин и др.Они вводятся при помоле клинкера, уменьшают поверхностную энергию частиц,чтоспособствуетоблегчениюпомола,темсамымповышаетсяпроизводительность цементных мельниц, удельная поверхность частиц и другиепоказатели [7].1.2.
Эмиссия газов из бетонов и причины выделения аммиакаНа качество воздуха в жилых помещениях могут оказывать влияниепроцессы длительного выделения вредных газообразных продуктов из составакомпонентов, применяемых при изготовлении бетона [5]. Так, при определенныхусловиях возможны реакции разложения серосодержащих соединений в бетоне смедленным выделением сернистого газа, а в некоторых случаях и сероводорода[5]. Источником сульфидов и других соединений серы в бетонах являютсяшлакопортландцемент и шлаки. Определенную опасность могут представлятьлетучие вещества, содержащиеся в добавках или образующиеся при действии наних щелочной среды бетона. Например, в добавках, получаемых за счетконденсации циклических соединений с помощью формальдегида, последнийможет в дальнейшем постепенно выделяться из бетона [8].В последнее время остро встала проблема выделения аммиака из бетонов внескольких странах [9 - 11].
По токсическому действию аммиак относится кгруппе веществ удушающего и нейротропного действия [12]. Высокиеконцентрации аммиака в воздухе вызывают у человека обильное слезотечение иболь в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли вжелудке, рвоту. Длительное пребывание в помещениях с повышеннымсодержаниемаммиакаможетбытьпричинойразвитияонкологических12заболеваний. Предельно допустимые концентрации (ПДК) аммиака в воздухерабочей зоны составляет 20 мг/м3 [13].
Согласно гигиеническим нормативам ГН2.1.6.1338-03 ПДК аммиака в атмосферном воздухе населённых мест равна:среднесуточная 0,04 мг/м3; максимальная разовая 0,2 мг/м3.Выделение аммиака из бетонных конструкций во внутрижилищную средупроисходит из-за наличия в них азотсодержащих примесей, которые попадают вбетон вместе с сырьевыми компонентами. Основной источник таких соединенийнаходится в пластификаторах, противоморозных добавках, добавках-ускорителяхи комплексных модификаторах [5].Авторы статьи [9] считают, что основной причиной загрязнения жилыхпомещений аммиаком являются морозостойкие добавки, содержащие карбамид.
Вщелочной среде при повышенной влажности в бетонах происходит гидролизкарбамида с образованием летучего аммиака.Авторы [14] приводят экспериментальные данные по летучим соединениямв жилых домах в Финляндии. Они также, как и [9], отмечают, что в летнийпериод, когда температура и влажность воздуха увеличивается, эмиссия вредныхлетучих веществ возрастает.Существуют и другие причины выделения аммиака из бетонов, а именно:- транспортировка цемента в неочищенных вагонах-цементовозах;- наличие повышенного содержания интенсификаторов помола в цементе;- наличие ионов аммония в золах-уноса, применяемых в качествеминеральной добавки в цементе и бетоне [5].В работе [15] сообщается, что возможны случаи поставки цемента внемытых вагонах, перевозивших минеральные удобрения.
В результате этоговозможно попадание азотных удобрений в цемент и далее в бетон. Приопределенных условиях (влажность и повышенная температура) происходитразложение составляющих удобрений, и выделяется аммиак.Что касается интенсификаторов, то по мнению автора [5], наиболееэффективным и получившим широкое применение интенсификатором помола13цементного клинкера является триэтаноламин, который теоретически способен кгидролизу с образованием этиленоксида и выделением аммиака:N(CH2CH2OH)3 → (CH2)2O + NH3↑.Однако при нормальных условиях все алканоламины стабильны и обладаютвысокой стойкостью в щелочной среде.
Они используются уже длительное время,и ранее никогда не отмечалось их разложение в бетоне с выделениемгазообразного аммиака [16]. Стоит отметить, что в литературе не было найденоинформации о возможных химических взаимодействиях интенсификаторов сдругими добавками, поэтому однозначно определить их роль в «аммонийном»вопросе не представляется возможным без дополнительных исследований в этойобласти.Наличие ионов аммония в золе-уноса обусловлено тем, что на ТЭС длясокращения выбросов оксидов азота в атмосферу в поток дымовых газов вводитсявосстановительный агент, в качестве которого обычно применяют аммиак иликарбамид, часть которого в дальнейшем выводится из системы вместе с золойуноса [5].
При наличии такой золы-уноса в бетонной смеси происходит эмиссияаммиака. При высоком содержании ионов аммония в золе концентрация аммиакав воздухе может превышать 20 мг/м3 [17]. На этапе приготовления и укладкибетонной смеси или раствора выделяющиеся высокие концентрации аммиакасоздают неблагоприятные условия для рабочих, особенно при проведении работ взамкнутых пространствах при отсутствии вентиляции. В том же исследованиибыло обнаружено, что более 50 % от первоначально рассчитанного аммиакаосталось в толще бетонной конструкции, и это остаточное количество аммиакабудет диффундировать из бетона с очень низкой скоростью в течение многихмесяцев. В долгосрочной перспективе эмиссия аммиака из подобных конструкцийстанет причиной загрязнения газовоздушной среды в помещениях [5].141.3.
Методы определения ионов аммонияНасегодняшнийопределенияионовспектрофотометрическихденьразработаноаммония[18-в23],большоеколичествометодовобъектаханализа:различныхэлектрохимических[24-28],хроматографических [29, 30] и методом капиллярного электрофореза (КЭ) [31 –33], а также предложено использовать проточные методы анализа с различнымитипами детектирования: спектрофотометрическими [34, 35], электрохимическими[28, 36] хроматографическими [37, 38] и флуориметрическими [39, 40]. Привыборе метода определения ионов аммония, в первую очередь, вниманиеобращают на состав матрицы и влияние примесных компонентов на результатыанализа.Для определения ионов аммония наиболее доступными для прикладныхлабораторий остаются спектрофотометрические методы.Одним из спектрофотометрических методов определения содержанияаммиака и ионов аммония является метод Несслера [41, 42].
Он основан наобразовании окрашенного коллоидного раствора при взаимодействии аммиака среактивом Несслера – щелочным раствором меркурииодида калия (K2[HgJ4]) последующей реакции:2NH3 + 2HgJ42- → NH2Hg2J3 + 5JПричем при малых концентрациях ионов аммония образуется светлокоричневый комплекс NH2Hg2ОJ, при более высоких – коричневый NHHg2J2·H2O,и при высоких – темно-коричневый NH2Hg2J3.
Полученный коллоидный растворфотометрируют при 400 – 425 нм (для количеств ≤ 0,2 мг NH3) и при 550 – 580 нм(для ~ 1 мг). При определении низких концентраций ионов аммония оптическаяплотность растворов сохраняется постоянной длительное время. Колебаниятемпературы в пределах 21 – 42 °С не влияют на результаты определения [42].При определении ионов аммония методом Несслера мешающее влияниеоказывают алифатические и ароматические окрашенные соединения, амины,альдегиды и кетоны.15Следует отметить, что при определении этим методом могут происходитьпотери аналита в результате частичного осаждения окрашенного комплекса илиулетучивания NH3 при проведении реакции [19].К недостаткам этой методики следует отнести собственную интенсивнуюокраскуреактиваНесслера.Попыткаповышенияконтрастности(путемзамораживания и последующей декантации при оттаивании) привела к резкомууменьшениючувствительностианализа.Крометого,реактивявляетсявысокотоксичным.Более чувствительным является индофенольный метод, основанный нареакции Бертло [43].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
